卢肇钧院士认为:土力学应当是一门兼顾基础和应用的技术科学。基础研究以认识客观世界的物质结构、各种基本运动形态和运动规律为已任、它不着眼于当前的应用。但在另一方面.应用研究则—般有明确的目的.是为了进一步发展某门技术,在科学的指导下总结实践经验.得到生产过程中所需要的设计方法,施工技术.规范管理等系统技术知识,以发展和提高生产力 。
科学产生技术,技术推动科学。这两者互相促进,有非常密切的关系。应用研究也要从认识规律出发,只有认识了才能更好地运用它去发展生产技术。所以在应用研究中间也需要有一部分“应用基础研究”。这就是土力学的发展必须兼顾基础与应用两个方面的原因.
为了展望土力学未来的研究发展方向.土力学及基础工程学会邀请我国各方面有代表性的学者发表了他们的学术见解,并加入部分外国学者见解.
本文各位学者的见解.可以供土力学研究工作者选择和参考。由于土力学及基础工程在我国的研究领域和学术思想十分广阔而活跃.只有提倡百家争鸣才能达到共同提高的目的。
卢肇钧院士做出综合述评,认为在重要的岩土工程实践中.应尽可能进行现场试验和长期监侧,并根据实测的数据不断反馈修正原有的设汁参数和工程数量。这是保证工程质量的必要方法,也是提高参数精度和改进设计理论的重要途径。
黄熙龄院士(中国建筑科学研究院研究员)的看法摘要
土力学的发展有两条路径.一是土的物理力学性质及在自然力作用下沉积变化的规律,所谓自然力指地球形成过程中影响物质组合和运动的诸因素.二是工程中的土力学问题,它在规定的条件下,规定的时间内。已定的地质条件和工程要求,针对土体可能发生的变形以及工程对变形的敏感性、采取某些技术措施,限制土的变形使不致危及工程的安全或功能的损失.包括人的生命和安全感,就房屋工程而言.高重建筑只不过百余年来发展起来的,为解决地基的承载力不足、箱基、筏基、地基处理、桩基相继发展,从而带来许多新的力学课题,例如,高层建筑埋深与地基承载力、变形三者间的关系问题.极限荷载公式所依赖的极限平衡理沦与假定在埋深与宽度值都同时增大情况下是否成立?基坑开挖引起土中含水量变化、应力变化等对邻近建筑物的影响,复合地基承载力与基础深宽关系等等、在解决这些问题时不仅要考虑复杂的边界条件.及变形协调、还要研究土的作状态,还要研究提高承载能力和减少变形的技术措施,包括基础的选型和计算,地基处理措施,各种挡土结构的设计和施工.边坡治理,围海造地等等。这些统称为基础工程.所以土力学发展与工程规模的扩大是同步进行的、是实践中逐步发展的。
从目前中国的建设情况看,土力学发展主要方面有以下不成熟的设想。
(1)发展原位测试技术、现有原位测试方法如标贯、触探只能用于中小型工程、钻孔取土愈深、土的结构破坏愈大.加上室内试验与原位试验之间存在着不可忽视的差别,如压缩模量是在无侧向变形条件下测出的.而土的初始应力状况与沉积条件有关.对此我们知之甚少,但从完全相同的条件下实测证明压缩模量较高的土,计算沉降与实测沉降相差愈大,现在的建设规模的特点是基础面积可大到1万m2以上.最大柱荷载可达3000t,埋深一般为5—10m.桩长巳达到60m.对深层土的物理力学指标的现场测定方法的研究应当提到重要位置、在科学技术飞跃发展的今天,利用近代技术解决这个难题是有可能的,否则地基设计只能停留在半经验状态。
(2)解决在压缩条件下的极限荷载计算问题,自太沙基提出极限荷载计算公式后.他就发现土的压缩性不能忽视。后来Vesck又提出压缩性指数的修正方法.然而.实际基础面积比试验模型大很多倍.基础埋深为零的情况并不存在,Reese等都认为这类公式是定性的,Vesck本人也认为这些公式的目的
无非是让设计者从数字上估计因压缩性影响所引起承载力降低量级.问题还涉及基础面积增大后,压缩层厚度增加,老的极限荷载计算模型与地基实际工作状态不符、修补的方法不能代替计算公式实质性缺陷。事实说明,房屋的损坏是沉降不均引起的。如何解决在正常使用状态下的地基承载力应列为重点研究对象。
(3) 上部结构与地基共同作用问题,这是房屋地基设计及基础计算中的重要课题,它涉及地基应力分布.地基变形计算,上部结构对沉降敏感性及调整变形能力等.在地下空间开发利用的情况下,多层地下大空间框—筏结构已代替了箱形基础,加之建筑上要求裙房与主搂之间不设沉降缝,出现了在基础宽度近百米,面积超过1万平米的厚筏上建造多个建筑物的情况。因此,如何考虑大面积筏基的反力分布,主体建筑与裙房之间的变形协调地基变形计算以及在地震力作用下地下结构的计算等成为当前需要解决的课题,必须注意到,目前采用后浇带或局部桩基的办法代价很高,后浇带的质量也令人怀疑。
(4)特殊土性质与利用处理,经过几十年的研究与工程实践,我国已取得很多有价值的成果。当前存在的难题是如何解决沿海深厚高孔隙未正常固结淤泥的长期大量沉降问题,在工程上表现为仓库地坪开裂、下陷,高速公路路基不均匀下沉、城市街道路面及管道开裂等。其次是现有处理方法没有注意到沉降问题。至于处理工艺落后、检验手段缺乏的现状亦应从速研究解决。
(5)城市改建中引起的问题.从当前工程事故看,主要问题是深达10m以上大面积基坑开挖与支护问题,大量抽水引起周围建筑的沉降问题,新建筑物对邻近建筑物的影响等事故不仅出现在软土地区,也发生在地下水丰富的地区:从土力学的基本概念出发,土压力与支护结构的变形协调问题没有解决;很不规则的基坑形状对土压力分布的影响没有引起重视、潜水层、隔水层与承压水层在坑内抽水情况下土压力的计算与C、φ值指标的选用存在着混乱状态,粘性土的土压力沿支护结构的分布实际与理论不相符合,在目前市场经济条件下.支护结构的位移。边坡整体滑动及其引起邻建的下沉与地下管道的破坏造成的纠纷最大,总上所述.有根据基坑周围条件采取包括施工在内的综合措施控制支档结构的变形计算是研究的重点。
以上五方面研究方向涉及占十个研究课题,实际上这仅限于城市建设与房层建筑方面对土力学与基础工程提出的要求,至于水利、交通方向的问题个人水平所限没有涉及。总之,土的变形性质极其复杂。研究土力学的力学性质必需与客观条件结合起来,对此,试验技术,监测技术显得十分重要,我国地域辽阔,土的类型很多,地质条件复杂。因地制宜,因土的性质.工程要求采取相应的技术措施,才可使土力学不断发展,从这个意义来说,土力学与基础工程学是不可分割的,是一门技术科学。